PENGUKURAN CEPAT KERATAAN JALAN RAYA DENGAN MENGGUNAKAN MEMS ACCELEROMETER SENSOR SKRIPSI NOVIANTI LASMARIA

Transkripsi

1 PENGUKURAN CEPAT KERATAAN JALAN RAYA DENGAN MENGGUNAKAN MEMS ACCELEROMETER SENSOR SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains NOVIANTI LASMARIA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 LEMBAR PENGESAHAN PENGUKURAN CEPAT KERATAAN JALAN DENGAN MENGGUNAKAN MEMS ACCELEROMETER SENSOR Oleh : Novianti Lasmaria NIM : Disetujui Oleh : Dr. Bambang Widyatmoko NIP : Diketahui Oleh : Kepala Pusat Penelitian Fisika PPF-LIPI Dr. Bambang Widyatmoko NIP :

3 PERSETUJUAN Judul : PENGUKURAN CEPAT KERATAAN JALAN DENGAN MENGGUNAKAN MEMS ACCELEROMETER SENSOR Kategori : SKRIPSI Nama : NOVIANTI LASMARIA Nomor Induk Mahasiswa : Program Study : SARJANA (S1) FISIKA Departemen Fakultas : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di : Medan, 12 April 2011 Diketahui/Disetujui oleh: Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Dr. Marhaposan Situmorang Drs.Takdir Tamba M.Eng.Sc NIP NIP :

4 ABSTRAK MEMS (Micro Electro Mechanical System) Aceelerometer Sensor adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mengukur percepatan suatu obyek. Telah dikembangkan MEMS Accelero Sensor untuk mengukur kerataan jalan raya. Sensor ini banyak digunakan pada navigasi untuk satelit dan roket, yang dapat mengukur percepatan gerak translasi. Pada perancangan ini mengunakan Accelerometer adxl330, yang dapat mengukur percepatan gravitasi dalam tilt-sensing, serta akselerasi dinamis yang dihasilkan dari gerak, shock, dan getaran (vibrasi). Bandwith accelerometer adxl330 yang dapat dipilih sesuai aplikasi dngan kisaran 0,5 Hz sampai 1600 Hz untuk sumbu X dan Y, dan 0,5 Hz sampai 550 Hz untuk sumbu Z.

5 ABSTRACT MEMS (Micro Electro Mechanical System) Aceelerometer sensor is a sensor that it used to measure the acceleration of an object. MEMS Accelerometer sensor has been developed for measuring flatness highway. These sensor are widely used in navigation to satellite and rocket, which can measure the acceleration of translational motion. In this design using Accelerometer adxl330, which can measure the static acceleration of gravity acceleration in the tilt-sensing, as well as dynamic acceleration resulting from motion, shock, and vibration (vibration). Accelerometer Adxl330 bandwidth that can be selected according to the application with the range of 0.5 Hz to 1600 Hz for X and Y axis, and 0.5 Hz to 550 Hz for the Z axis

6 DATAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel i ii iii iv v vi viii ix Halaman BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Getaran (Vibrasi) Pengertian Getaran (Vibrasi) Parameter Getaran Karakteristik Getaran Jenis-Jenis Getaran Pengolahan Data Vibrasi Data Domain Waktu (Time Domain) frekuensi Domain (Frequency Domain) Transduser Getaran Velocity Pickup Accelerometer Transducer Jalan Raya Perkerasan Kaku Kerataan Permukaan 23 BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Pembuatan Desain Mekanik Perancangan Perangkat Lunak MEMS Accelerometer ADXL Alat Pengujian Karakteristik Accelerometer Pengukuran Kerataan Jalan Diagram alir percobaan 35

7 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Karakteritik Accelerometer Perubahan Tegangan Keluaran pada Sumbu X Terhadap Besar Sudut Ukur Perubahan Tegangan Keluaran pada Sumbu Y Terhadap Besar Sudut Ukur Pengimplementasian Karakteristik pada Pengukuran Kerataan Jalan Analisis Data Pada Beberapa Ruas Jalan Pengukuran Ruas Jalan Puspiptek Pengukuran Ruas Jalan Tol Cipularang 48 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran 52 DAFTAR PUSTAKA 53 LAMPIRAN

8 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Karakteristik dari getaran... 8 Gambar 2.2 Karakteristik sinyal static dan dinamis Gambar 2.3 Transformasi Fourier Gambar 2.4 Hubungan antara datar time domain dengan frequency domain Gambar 2.5 Fungsi cosinus 1 periode Gambar 2.6. Transformasi fourier 2 dimensi Gambar 2.7 Contoh hasil transformasi 2D Gambar 2.8 Velocity Pickup Gambar 2.9 Acclerometer Transducer Gambar 2.10 Bentuk konstruksi perkerasan yang lazim Gambar 3.1 Blok diagram sistem Gambar 3.2 DAQ NI USB 6009 sebagai data akuisisi Gambar 3.3 Penampang DAQ NIS USB 6009 untuk terminal analog dan digital 27 Gambar 3.4 Desai mekanik DAQ NI USB 6009 dengan MEMS Acclerometer.. 28 Gambar 3.5 MEMS Acclerometer ADXL Gambar 3.6 Diagram Blok ADXL Gambar 3.7 Skematik MEMS Acclerometer ADXL Gambar 3.8 Rotator DigiWater Pas Gambar 3.9 Tampilan pada Visual Basic Gambar 3.10 Diagram alir percobaan Gambar 4.1 Grafik Perubahan Tegangan Terhadap Besar Sudut pada Sumbu X Accelerometer Gambar 4.2 Grafik Perubahan Tegangan Terhadap Besar Sudut pada Sumbu Y Accelerometer Gambar 4.3 Pengaruh Kerataan jalan terhadap perubahan besar sudut kemiringan pada sumbu x dan y Gambar 4.4 Analisis Fourier dalam Ms.Excel Gambar 4.4 Penggunaan rumus IMABS pada Ms. Excel Gambar 4.4 Grafik Pengukuran kerataan Jalan Puspiptek untuk sumbu-x Gambar 4.5 Grafik Pengukuran kerataan Jalan Puspiptek untuk sumbu-y Gambar 4.6 Grafik Pengukuran kerataan Jalan Puspiptek untuk sumbu-z Gambar 4.7 Grafik Pengukuran kerataan Tol Cipularang untuk sumbu-x Gambar 4.8 Grafik Pengukuran kerataan Tol Cipularang untuk sumbu-y Gambar 4.9 Grafik Pengukuran kerataan Tol Cipularang untuk sumbu-z DAFTAR TABEL

9 Halaman Tabel 3.1 Aplikasi perangkat lunak pada DAQ NI USB Tabel 4.1 Data perubahan tegangan keluaran terhadap besar sudut pada sumbu x Tabel 4.2 Data perubahan tegangan keluaran terhadap besar sudut pada sumbu y Tabel 4.3 Data pengukuran kerataan Jalan Puspiptek untuk sumbu x Tabel 4.4 Data pengukuran kerataan Jalan Puspiptek untuk sumbu y Tabel 4.5 Data pengukuran kerataan Jalan Puspiptek untuk sumbu z Tabel 4.6 Data pengukuran kerataan Tol Cipularang untuk sumbu x Tabel 4.7 Data pengukuran kerataan Tol Cipularang untuk sumbu y Tabel 4.8 Data pengukuran kerataan Tol Cipularang untuk sumbu z... 51